钢桁梁评估研究

2011年度中国中铁股份有限公司科技研究开发计划课题申请表课题名称大轴重长编组重载列车作用下钢桁梁检测评估方法及加固技术研究单位名称中铁西南科学研究院有限公司单位地址成都市金牛区西月城街118号邮编610031申请人姓名唐英性别女年龄47职称教授级高工电题总经费（万元）168申请股份公司经费（万元）168起始年度2011/03结束年度2012/09项目类别A-重大课题投送领域B-重点课题B重载铁路修建、既有铁路扩能提速及养护维修综合技术C-引导课题研究内容提要在大轴重长编组重载列车作用下，钢桁梁构件承受的应力幅和频数均明显增加，疲劳损伤问题突出。针对钢桥疲劳计算所遇到荷载历程、材料属性和几何函数的不确定性，采用现代无损检测技术对疲劳裂纹进行检测，应用Montel-Carlo法实现荷载谱的随机模拟，并根据实测应力谱修正数值模拟应力谱，考虑疲劳可靠度的更新，以概率断裂力学为理论基础，同时充分考虑既有钢桥疲劳失效特点，推算疲劳寿命与确定检测间隔，探求养护维修策略，提出典型疲劳破坏裂纹的加固技术。申报单位审查意见：盖章一、国内外现状

二、主要研究内容及研究方法本项目将针对钢桥疲劳计算所遇到荷载历程、材料属性和几何函数的不确定性，对国内典型钢桁梁桥典型区域进行疲劳裂纹采用无损检测方式检测，总结归纳疲劳裂纹分布规律；应用Montel-Carlo法实现荷载谱的随机模拟，并根据实测应力谱修正数值模拟应力谱，考虑疲劳可靠度的更新，以概率断裂力学为理论基础，同时充分考虑既有钢桥疲劳失效特点，推算疲劳寿命与确定检测间隔；结合现行实体桥梁加固方法，以有限元建模仿真分析及建立实体模型做试验，探求养护维修策略，提出典型疲劳破坏裂纹的加固技术。三、要达到的目标、成果形式及主要技术指标3.1预期目标(1)编制基于超声波法的各典型区域疲劳裂纹检测技术指南；(2)提出基于概率断裂力学的钢桁梁疲劳寿命评估方法，并开发面向对象可视化的评估软件；(3)提出典型疲劳裂纹螺栓补强的成套施工技术。3.2成果形式（1）编制基于超声波法的各典型区域疲劳裂纹检测技术指南；（2）开发基于概率断裂力学的钢桁梁疲劳寿命评估方法的面向对象的可视化软件；（3）结合典型疲劳裂纹补强技术申请发明专利一项；（4）公开发表的国内外期刊及会议论文2～3篇，争取被三大检索收录1～2篇；（5）项目研究报告。四、前期工作基础2010年8月份中铁西南科学研究院有限公司受成都铁路局委托对辖区内的172座桥梁进行了检测评估。检测中发现铁路钢桁梁出现了不同程度的老化，包括铆钉、高强度螺栓锈蚀，焊缝锈蚀、裂纹等。在铁路荷载长期反复作用下，势必会引起构件的疲劳断裂，因此对铁路钢桁梁检测评估及加固技术的研究具有重要的意义和工程应用价值。河海大学结构工程实验室为河海大学“211”工程、“小985”工程重点建设的实验室，拥有美国参研人员承担过交通部科技攻关及江苏省交通运输厅科技支撑项目“缆索支承桥梁缆索及钢箱梁维护关键技术研究”、“江苏高速公路梁式桥梁质量通病研究”和“预应力混凝土空心板梁典型病害防治措施研究”等项目的研究，这些均与桥梁的病害和防治措施有关，尤其是“缆索支承桥梁缆索及钢箱梁维护关键技术研究”详细的以江阴长江大桥、南京三桥为依托工程对钢箱梁的疲劳损伤机理、疲劳寿命的预测及钢箱梁的加固补强技术进行深入的研究，许多成果可以为项目借鉴，从而为本项目的研究奠定了良好的基础。五、经费概算六、合作单位人员费：18万；设备费：40万；材料费：45万；测试化